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白花曼陀罗(Datura metel L.),又名洋金花、喇叭花、山茄子等,属茄科(Solanaceae)曼陀罗属植物,是一种天然的草本药用植物。其主要活性成分为东莨菪碱、莨菪碱和阿托品。本实验建立和优化了白花曼陀罗的植株再生体系及快繁体系,为解决曼陀罗种质资源、建立遗传转化体系提供参考；建立白花曼陀罗毛状根诱导和培养体系并对毛状根中东莨菪碱和莨菪碱的动态合成进行初步研究,为实现东莨菪碱和莨菪碱的工业化大规模生产奠定基础。同时,进一步探讨了利用白花曼陀罗毛状根来修复重金属镉污染的可能性。1.探索白花曼陀罗再生植株及快繁体系的培养条件时,本实验分别以白花曼陀罗的叶片、茎段作为外植体,筛选出白花曼陀罗最佳的愈伤组织诱导和分化培养基。叶片愈伤组织诱导的最佳培养基配方为MS+1.0mg·L-16-BA+0.01mg·L-1NAA,丛生芽诱导最佳培养基为MS+3.0mg·L-16-BA+1.0mg·L-1NAA;茎段丛生芽最佳培养基为MS+3.0mg·L-16-BA+1.0mg·L-1NAA;再生植株的生根诱导最佳培养基为MS+0.05mg·L-1IBA。2.以白花曼陀罗子叶为外植体,利用发根农杆菌C58C1诱导毛状根,测定白花曼陀罗毛状根的生长曲线及东莨菪碱和莨菪碱的动态合成曲线,利用HPLC测定不同毛状根单克隆系中东莨菪碱和莨菪碱的含量。结果发现,以野生白花曼陀罗的子叶为外植体,消毒后直接诱导毛状根,诱导率达70%,25d液体悬浮培养的毛状根生物量积累及东莨菪碱和莨菪碱含量达到最高。获得高产东莨菪碱和莨菪碱的毛状根系,毛状根中东莨菪碱和莨菪碱的积累效率分别是是野生白花曼陀罗叶片中含量的2.53,5.37倍。3.为探讨利用白花曼陀罗再生植株和毛状根来修复重金属镉污染的可能性,采用溶液培养法研究了镉对白花曼陀罗再生植株和毛状根生长、可溶性蛋白含量、抗氧化酶(SOD、POD)活性、MDA含量、对镉的吸收的影响。由实验结果可知：50μmol·L-1Cd2+都能促进白花曼陀罗再生植株和毛状根的生长,毛状根侧根分支较多,生长加快；添加100μmol·L-1Cd2+培养时,白花曼陀罗再生植株出现叶片生长畸形,随着培养时间的延长呈深绿色,且根尖出现褐化,植株生长缓慢；毛状根的生长也出现轻微的抑制现象,侧根分支多,、根尖轻微褐化；随着培养时间的延长,白花曼陀罗再生植株和毛状根的可溶性蛋白含量都呈先上升后下降的趋势；当Cd2+浓度在50μmol·L-1时,白花曼陀罗再生植株及毛状根的可溶性蛋白含量变化趋势与对照组的一致,但不同的是白花曼陀罗再生植株的可溶性蛋白含量在培养第9d时达到最大值,而毛状根的可溶性蛋白含量则是在100μmol·L-1Cd2+处理的第6d时,达到了最高值。不同浓度Cd2+培养的白花曼陀罗再生植株及毛状根的SOD活性均随着Cd2+浓度的上升而逐渐增强,其中,300μmol·L-1Cd2+处理的再生植株及毛状根SOD活性均高于同期对照,同时,毛状根的SOD活性在50μmol·L-1Cd2+处理条件下均出现逐渐升高趋势；不同的是,白花曼陀罗再生植株及毛状根的POD活性却出现不同的变化趋势,再生植株的POD活性随着Cd2+浓度的增加而增强,毛状根中的POD活性则均在100μmol·L-1时处于最高。添加不同浓度的Cd2+培养白花曼陀罗再生植株和毛状根时,其MDA含量也都高于同期对照,且随着Cd2+浓度的增加而增加。白花曼陀罗再生植株和毛状根对Cd2+的吸收和吸附能力随着Cd2+浓度的升高呈先升高后下降的趋势；不同的是,白花曼陀罗再生植株和毛状根对重金属Cd2+的吸收和吸附能力在Cd2+浓度为300μmol·L-1时,随着培养时间的延长出现下降趋势。实验结果表明,白花曼陀罗再生植株及毛状根具有很强的耐重金属Cd的能力,其中毛状根对重金属Cd的耐受力比再生植株的要强一些。这为今后利用具有生长能力强、根系发达的白花曼陀罗毛状根再生植株来提高对重金属Cd污染的环境进行植物修复奠定了前期的工作基础和提供了可能性。